一軸応力下微視測定による重い電子系の隠れた秩序の観測

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 23102703
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 横山 淳 茨城大学, 理学部, 准教授 (70361285)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2012: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2011: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 低温物理 / 重い電子系 / ウラン化合物 / 中性子散乱 / 隠れた秩序

Outline of Annual Research Achievements

重い電子系ウラン化合物の秩序相に対して、一軸応力下微視実験を行ってきた。今回研究対象とした正方晶ウラン化合物UPd2Si2は、T_Nh=132 K以下で不整合反強磁性を、T_Nl=108 K以下で整合反強磁性を示す物質である。この系で見られる多彩な磁気秩序相の発現機構に関して、我々は、競合したサイト間相互作用は原子間距離や結晶対称性の変化に対して敏感であると予想し、相互作用の性質や起源について微視的な情報を得るために、一軸応力下中性子弾性散乱実験を行った。その結果、[010]方向の一軸応力の印加に対してT_Nhはほとんど変化しないのに対し、T_Nlは応力に比例して上昇する振舞いが観測された。上昇の割合はおおよそ4.3　K/GPaと見積もられ、単純に外挿するとT_Nhとは5.4 GPa近傍で一致する。また、115 Kでの不整合反強磁性ベクトルq_zは常圧での0.736から0.8GPaでの0.747に増加することが分かった。これらのことより、[010]方向の応力印加では整合反強磁性が安定化する傾向にあると考えられる。これらの結果を静水圧下で実験結果と比較することにより、この系の多彩な磁気構造はc軸格子定数よりも、a軸格子定数など他の格子の要素と密接な関係があることを提案した。さらに、この系の磁気秩序の応力依存性に対して、局在ウランモーメントによるANNNIモデルと比較することにより、ウランモーメントは単純に局在しているとするアプローチを超えた、ウランモーメント間の相互作用に対するより詳細な理解が必要であることを提案した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Symmetry of the Hidden Order in URu2Si2 from Nuclear Magnetic Resonance Studies (2012)
  • Author(s): S. Takagi
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 81 Issue: 11 Pages: 114710-114710
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.114710
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neutron Scattering Study on Commensurate and Incommensurate Antiferromagnetic Phases in UPd2Si2 under Uniaxial Stress (2012)
  • Author(s): T. Nakada
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 81 Issue: Suppl.B Pages: SB020-SB020
  • DOI: 10.1143/jpsjs.81sb.sb020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-temperature specific heat for ferromagnetic and antiferromagnetic orders in CaRu1-xMnxO3 (2012)
  • Author(s): M. Yokoyama
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 391 Pages: 012114-012114
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR and NQR investigations of local symmetry in the hidden order phase of URu2Si2 (2012)
  • Author(s): T. Mito, M. Hattori, G. Motoyama, Y. Sakai, T. Koyama, K. Ueda, T. Kohara, M. Yokoyama and H. Amitsuka
  • Journal Title: Journal of Physics:Conference Series Volume: 391 Pages: 0120441-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Emergence of Magnetic Long-range Order in Frustrated Pyrochlore Nd_2Ir_2O_7 with Metal-Insulator Transition (2012)
  • Author(s): K.Tomiyasu, K.Matsuhira, et al
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn Volume: 81 Issue: 3 Pages: 34709-34709
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.034709
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 重い電子化合物の中性子散乱 (2012)
  • Author(s): 横山淳
  • Journal Title: 物性研究 Volume: 97 Pages: 675-701
• [Journal Article] Crystalline electric field study in the pyrochlore Nd_2Ir_2O_7 with metal-insulator transition (2011)
  • Author(s): M.Watahiki
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular spin-liquid state in the spin-3/2 frustrated spinel HgCr_2O_4 (2011)
  • Author(s): K.Tomiyasu, H.Ueda, et al
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: 84 Issue: 3 Pages: 35115-35115
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.035115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 73Ge-NMR Investigation of the Hidden Order in URu2Si2 (2011)
  • Author(s): 水戸毅、服部翠、本山岳、小原孝夫(5名省略、7番目)
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 80Suppl Issue: Suppl.A Pages: SA016-SA016
  • DOI: 10.1143/jpsjs.80sa.sa016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interplay between quantum criticality and geometric frustration in Fe_3Mo_3N with stella quadrangula lattice (2011)
  • Author(s): T. Waki, H. Nakamura, 他8名
  • Journal Title: EPL Volume: vol.94 (3) Issue: 3 Pages: 37004-37004
  • DOI: 10.1209/0295-5075/94/37004
  • Peer Reviewed
• [Presentation] U(Ru1-xRhx)2Si2 の隠れた秩序相における磁気揺らぎ (2013)
  • Author(s): 横山淳
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」第4 回研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] URu2Si2 の放射光X 線 (2013)
  • Author(s): 網塚浩
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」第4 回研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] UPd2Si2 の整合－不整合反強磁性に対する一軸応力効果 (2013)
  • Author(s): 横山淳
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」第4 回研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] 重い電子超伝導体CeCoIn5 のFFLO 相における超音波物性 (2013)
  • Author(s): 島村裕志
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」第4 回研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] 遍歴強磁性体SrRuO3 のLa置換による強磁性相の抑制 (2013)
  • Author(s): 中野優
  • Organizer: 日本物理学会第68 回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
• [Presentation] UPd2Si2 の整合－不整合反強磁性に対する一軸応力効果 (2013)
  • Author(s): 横山淳
  • Organizer: 日本物理学会第68 回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
• [Presentation] URu2Si2 のX 線構造解析III (2013)
  • Author(s): 田端千紘
  • Organizer: 日本物理学会第68 回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
• [Presentation] URu_2Si_2のX線構造解析 (2012)
  • Author(s): 田端千紘
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] NMR/NQR測定で得られるURu_2Si_2の微視的情報 (2012)
  • Author(s): 服部翠
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] HER-IRT プロジェクト課題の研究：重い電子系URu2Si2 の隠れた秩序相における反強磁性ゆらぎ (2012)
  • Author(s): 横山淳
  • Organizer: ISSP ワークショップ3 軸分光器研究会
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所
• [Presentation] URu2Si2 の隠れた秩序の対称性と単結晶NMR (2012)
  • Author(s): 高木滋
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
• [Presentation] URu2Si2 のX 線構造解析II (2012)
  • Author(s): 田端千紘
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
• [Presentation] 超音波による重い電子超伝導体CeCoIn5 のFFLO 相の研究 (2012)
  • Author(s): 島村裕志
  • Organizer: 日本物理学会新潟支部会第41回例会
  • Place of Presentation: 日本歯科大学
• [Presentation] Antiferromagnetic fluctuation in hidden order phase of U(Ru,Rh)2Si2 (2012)
  • Author(s): M. Yokoyama
  • Organizer: International Conference on Magnetism 2012
  • Place of Presentation: Busan, Korea
• [Presentation] “Synchrotron X-ray diffraction study on crystal structure of URu2Si2 (2012)
  • Author(s): C. Tabata
  • Organizer: International Conference on Magnetism 2012
  • Place of Presentation: Busan, Korea
• [Presentation] Effect of Uniaxial Stress on Incommensurate and Commensurate Antiferromagnetic Orders in UPd_2Si_2 (2011)
  • Author(s): T.Nakada
  • Organizer: International workshop on heavy fermions TOKIMEKI 2011
  • Place of Presentation: Osaka University
  • Year and Date: 2011-10-24
• [Presentation] URu2Si2のRh置換系における弾性応答 (2011)
  • Author(s): 渡邊雄人
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-24
• [Presentation] URu2Si2の隠れた秩序は時間反転対称性を破っているか (2011)
  • Author(s): 高木滋
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-24
• [Presentation] URu2Si2隠れた秩序相における対称性低下検出の試み-NMR/NQR測定- (2011)
  • Author(s): 服部翠
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 重い電子Ce(Ru1-xRhx)2Si2の反強磁性量子相転移におけるランダムネスの効果 (2011)
  • Author(s): 田畑吉計
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] Low-Temperature Specific Heat in Ferromagnetic and Antiferromagnetic Phases of CaRu1-xMnxO3 (2011)
  • Author(s): M.Yokoyama
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems SCES2011
  • Place of Presentation: Cambridge University, Cambridge, UK
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] Search for Resonant X-Ray Scattering from the Hidden-Order State in URu2Si2 (2011)
  • Author(s): H.Amitsuka
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems SCES2011
  • Place of Presentation: Cambridge University, Cambridge, UK
  • Year and Date: 2011-09-01
• [Presentation] Neutron Scattering Study on Commensurate and Incommensurate Antiferromagnetic Phases in UPd2Si2 under Uniaxial Stress (2011)
  • Author(s): T.Nakada
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems SCES2011
  • Place of Presentation: Cambridge University, Cambridge, UK
  • Year and Date: 2011-08-31